基于Inventor的桑塔纳2000型汽车5MT变速箱建模与装配仿真毕业论文1.docx

红河学院本科毕业论文（设计）本科生毕业论文（设计）基于inventor的桑塔纳2000型汽车5mt变速箱建模与装配仿真2013 annual graduation thesis (project) of the college undergraduate based on inventor of santana 2000 car 5 mt gearbox modeling and assembly simulationdepartment: mechanical engineering department, college of engineeringmajor: mechanical engineering and automationgrade: 2009students name: linfei zhoustudent no.: 200903050613tutor: hao wu (assistant)june, 2013摘 要目前单个零部件已经实现了生产自动化、集成化，实现了高效率低成本的目标，但是装配技术还无法满足生产自动化、集成化的需求，因此数字化装配技术应运而生，更受到了学术界和工业界的广泛关注。数字化装配技术是指在计算机系统中建立具有物理性能产品零件的数字化模型，并对这些模型进行装配，以便在产品的研制过程中及时进行静态干涉检测，可拆卸性检查和可维护性检查等，以此尽快发现错误，并及时修改。现在汽车作为人们生活中最重要的交通工具之一，汽车性能的好坏直接影响人们生命财产安全，然而变速箱在汽车动力分配环节占有重要地位，变速箱的好坏直接影响了汽车的性能。所以本文主要针对桑塔纳2000型手动汽车变速箱，运用inventor建立数字化模型，并对数字化模型进行虚拟装配，制作装配动画及运动仿真；对装配结果进行静态干涉检测；可拆卸性检查。对检测结果进行分析，增强对汽车变速箱的认识，为提高汽车变速箱的性能提供参考。同时进一步深化对数字化装配技术的研究。关键词：数字化；inventor；装配；干涉；拆卸；桑塔纳abstractcurrently a single component has realized the production automation, integration, implementation of high efficiency low cost goal, but the assembly technology is unable to meet the needs of production automation, integration, digital assembly technology arises at the historic moment, therefore, more attention by the academia and industry. digital assembly technology refers to the computer system to build a digital model of the physical properties of the product parts, and assembly of these model, so that in the product development process in a timely manner the static interference detection, removable sex inspected and maintainability, etc., to the discovery of the error as soon as possible, and changes in a timely manner.automobile now as one of the most important transportation tool in peoples life, the car performance is good or bad directly affect people life and property safety, however, occupies an important position in the transmission of power distribution in, the stand or fall of transmission directly affects the performance of the car. so this article mainly aimed at santana 2000 type manual car transmission, digital model was established, and the digital model for virtual assembly, production assembly animation; the fitting results are static interference detection; removable check. analyze the test results, enhance the people understanding of automobile gearbox, provide reference for improving the performance of automobile gearbox. at the same time to further deepen the study of digital assembly technology.keywords: digitization;inventor; assemble; interference; dismantleiii红河学院本科毕业论文（设计）目录第一章绪论31.1背景31.2数字化装配技术31.3国内外研究现状及应用31.3.1国内研究现状及应用31.3.2国外研究现状及应用31.4研究意义3第二章 变速箱工作原理及inventor简介32.1汽车变速箱的分类和自动变速箱的原理32.2手动变速箱的工作原理32.3同步器作用32.4同步器的工作原理32.5 inventor简介3第三章 零件建模33.1建模文件的创建33.2二轴法兰的创建33.4中间轴的创建33.5其余零部件的创建3第四章 变速箱装配34.1装配文件的创建34.2中间轴总成的装配34.2.1装配中间轴34.2.2装配中间轴二档齿轮34.2.3装配中间轴三档齿轮34.2.4中间轴余下零部件装配34.3四五档同步器装配34.3.1装配四五档同步器齿座34.3.2装配四五档同步器弹簧支架、钢球、弹簧34.3.3装配四五档同步器锁环（左右）34.3.4装配四五档同步器齿圈34.4变速器总装配34.4.1装配箱体34.4.2装配倒档总成34.4.3装配中间轴总成34.4.4装配二轴总成34.4.5装配一轴总成34.4.6装配换档机构总成34.4.7装配其于零部件3第五章 装配仿真及动画的制作35.1装配动画制作35.1.1零部件装配动画制作箱体35.1.2零部件装配动画制作倒档轴总成35.1.3余下零部件装配动画制作35.2运动仿真35.2.1传动比的计算35.2.2运动仿真制作3第六章 总结3参考文献3附录a13致谢3v红河学院本科毕业论文（设计）第一章 绪论1.1背景随着人类在不断的进化，世界也在不断的进步，市场竞争的国际化、全球化。由曾经的大批量、单一化生产模式向变批量、多品种的生产模式逐步的转变，这给制造业提出了更高的要求，同时也给制造业带来了巨大的发展。因为有需求、有竞争才能推动社会的发展，所以在市场的需求和科学家不断的探索中，产生了许多先进的制造技术，如计算机集成制造技术、虚拟制造技术、敏捷制造技术等众多先进的生产制造技术。但是这些先进的技术都还处于试用阶段，单一的零部件已经基本实现的自动化、集成化生产方式。然而大型的或者说较为复杂的机构还处于相对落后的阶段。在这样的社会需求下科学家们又提出了数字化装配（虚拟装配）技术。因为数字化装配技术能实现对零部件的数字化管理，包括对零部件的装配过程管理、干涉检测、可拆卸性检查等。对其中所存在的问题进行评估预测，并将装配信息反馈给设计人员，及时对设计进行修改、优化。这样不仅可以缩短产品的研制周期，还可以提高产品的质量，从而降低研制成本，增强市场竞争力。1.2数字化装配技术数字化装配(digital assembly)是指在计算机系统中创建零件的数字化模型(三维实体)，并对这些模型进行模拟装配，以便在产品的研制过程中及时进行工艺性检查、静动态干涉检验、可维护性检查和可拆卸性检查等，以此尽快发现设计错误，及时进行修改优化。数字化装配的产品对象不仅仅指产品结构的装配，还包括产品的各种系统件，如机械系统、电气系统等各方面。随着计算机系统及其相关设备的数据处理能力增强，产品的可视化成为可能，计算机辅助技术在产品开发中的应用，为基于信息的装配过程的研究打下了技术基础1。1.3国内外研究现状及应用数字化装配技术目前还处于萌芽阶段，与其相关的一系列标准还没有得到完善，所以国内外的研究人员都在不断对虚拟装配技术进行探索1。1.3.1国内研究现状及应用在国内，虽然对数字化装配技术的研究起步较晚，但近年来国内各研究机构对数字化装配技术的研究比较活跃。华中科技大学的姜华博士等人在pro/e环境下，利用其开发工具pro/develop成功开发了包括装配序列规划、装配路径规划及装配过程仿真等功能模块的数字化装配系统。哈尔滨工业大学的顾廷权博士等人在现有cad系统的基础上，开发了面向机器人装配的并行设计系统。清华大学的张林煊博士基于pro/e开发了一种寄生式的面向工艺规划的装配仿真子系统，该系统能在产品设计阶段通过数字化装配验证和改进装配工艺，并在必要时通过动态拆卸获取装配工艺，可作为产品装配过程可行性分析的可视化工具。北京航空航天大学的张建标、唐荣锡与西北工业大学的魏生民等研究了利用增量干涉检测法得到任意两个零件之间的连接函数及移动函数，进一步求得装配产品的零件连接图、匹配关系图及稳定性方图，然后运用割集分析理论得到装配序列的方法。河北理工学院的宋玉银博士对集成化产品装配设计与模糊评价方法进行了研究，采用基于实例的双向设计方法进行产品参数化结构设计，并建立了产品可装配性模糊评价系统1。在应用方面:西飞公司研制的数字化产品设计制造系统实现了产品零件的三维模型设计、数字化装配、空间检查等功能;西南交通大学机械工程研究所对基于虚拟现实技术的原型设计机理进行了研究，把虚拟现实技术与cad设计环境结合起来;上海交通大学建立了分布式虚拟制造系统的框架体系(dvms)等等。对于基于虚拟现实技术的“沉浸式”虚拟装配技术，国内在这方面的研究以浙江大学和华中科技大学为代表，但因受到昂贵的硬件价格制约而得不到广泛的应用1。1.3.2国外研究现状及应用国外对虚拟装配技术的研究起步较早，在理论上的研究涉及面广，且己经有较为广泛的应用，较为典型的是美国华盛顿州立大学开发的“虚拟装配设计环境”。美国华盛顿州立大学的jayaram等开发研制了一个“虚拟装配设计环境”(vade)的虚拟装配设计系统。利用这个系统，设计人员可以在设计工作的初期便可考虑有关装配和拆卸的问题，从而避免了装配设计方面的缺陷。在这个系统中，设计人员首先将在cad系统建立的零件模型导入虚拟装配系统，然后在虚拟装配系统中设计人员直接操作虚拟零件进行装配，有关产品的可装配性得到检验，同时也获得了许多有关产品的设计和制造工艺信息。hari等提出了由各设计模块构成的拆卸框架，包括知识库创建、拆卸方法选择、拆卸分析和设计分析，根据设计分析提出更改设计建议。dewar等35提出了虚拟环境中辅助进行手工装配的方法。该方法能够自动记录操作人员在虚拟环境中对虚拟部件的装配动作，还能辅助操作人员自动进行装配，并且询问操作人员装配时的装配方法，同时生成装配规划。zhade等提出在虚拟环境中利用自动和交互技术相结合的方法，研究了虚拟环境中原型产品的可拆卸性。derws等利用虚拟现实技术构建了虚拟工作平台，设计人员可以在此平台上可以借助各种虚拟外设对产品的装配进行分析，该平台还可以对简单机构的动力学进行仿真。gbaryaa等对虚拟环境下装配工人的培训问题进行了研究。choi等研究了使用虚拟装配工具dnyamo进行装配仿真和装配验证技术，使设计人员可以尽早发现设计中存在的潜在问题1。1.4研究意义由于数字化装配技术具有容易实现产品设计、工艺设计、工装设计的并行工程，能够缩短产品研制周期，降低开发成本等特点和满足生产自动化、集成化的需求，数字化装配技术近年来受到了学术界和工业界的广泛关注，对数字化装配技术进行研究具有很强的现实意义与迫切性。本文利用inventor的数字化装配技术，对桑塔纳2000型手动变速箱进行建模与数字化装配研究；在模拟装配的过程中进行静态干涉检测，以便发现设计中存在的问题。通过inventor对桑塔纳2000型手动变速箱进行模拟装配，理解数字化装配技术的理念，学习inventor的数字化装配技术，体验数字化装配设计的操作过程。47红河学院本科毕业论文（设计） 第二章 变速箱工作原理及inventor简介2.1汽车变速箱的分类和自动变速箱的原理 汽车变速箱主要分为三种，一种是手动变速箱，第二种是自动变速箱，最后一种是序列变速器。手动汽车变速箱又分为：4mt、5mt、6mt等型号；自动汽车变速箱又可以分为普通自动变速箱（at）、手自一体变速器（tiptronic）、无极变速器（cvt）、双离合变速器（at）。其中普通自动变速箱又可以分为：4 at、5 at、6 at、8 at等型号；双离合自动变速器（at）又分为干式和湿式两种。自动变速器是利用行星齿轮机构进行变速，它能通过油门踏板的程度和车速的变化自动地调整传动的比例，从而进行变速。2.2手动变速箱的工作原理变速箱是由不同齿比的齿轮组构成的，它基本工作原理就是通过驾驶者手动切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换，从而改变车辆的输出速度。作为动力分配的关键环节，变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件，再加上构成变速箱的齿轮组，就是一个手动变速箱最基本的组件。动力输入轴与离合器相连，动力由离合器直接传递到输入轴，再传递给齿轮组，齿轮组是由不同齿轮比的齿轮组成的，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比7。各档位动力传输路径：一档：输入轴 中间轴 中间轴一档齿轮 输出轴一档齿轮 一档同步器 输出轴二档：输入轴 中间轴 中间轴二档齿轮 输出轴二档齿轮 二档同步器 输出轴三档：输入轴 中间轴 中间轴三档齿轮 输出轴三档齿轮 三档同步器 输出轴四档：输入轴 四档同步器 输出轴五档：输入轴 中间轴 中间轴五档齿轮 输出轴五档齿轮 五档同步器 输出轴倒档：输入轴 中间轴 中间轴一档齿轮 倒档轴 倒档齿轮 输出轴倒档齿轮 倒档同步器 输出轴档位动力输出路径如图2-1所示：图2-1档位动力输出路径2.3同步器作用手动变速器的换挡机构形式有直齿滑动齿轮，啮合套和同步器三种，在轿车变速器上，前两种的换档形式已经很少使用，同步器换挡已经得到了非常广泛的应用。由于换挡的时候，想要顺利的换挡，换挡前后两组主动齿轮的转速要保持一致，就算不能保持一致，也至少保证速度相近，但是由于前后两组齿轮比是不同的，所以在行驶过程中是不可能出现一致的情况的。所以同步器应运而生，同步器通俗的说法就是在结合套和齿轮组上放置的摩擦片，与一般摩擦片不同的是，它的摩擦面是锥形的。它的作用就是在直齿和圆盘的的立齿相接触以前，提前进行接触摩擦，将转速较大的一方的能量传递给转速较小的一方，以提升转速较小的一方的转速，使转速相对同步7。2.4同步器的工作原理同步器主要分为常压式（锁环式）同步器、惯性式同步器、和增压式同步器等类型。锁环式同步器运用的较为广泛，锁环式同步器主要由同步器锥环、同步器锁环（左右）、同步器齿座、同步器齿圈、同步器定位压簧组成。锁环式同步器结构如图2-1所示：1同步器锥环、2、5 同步器锁环、3 同步器齿座、4 同步器齿圈、6 同步器定位压簧图2-2同步器结构图 同步器不仅要实现变速前后不同齿轮组的速度同步，并且肩负了传动的功能，作为输出轴与传递齿轮直接的桥梁。同步器工作时：齿座的内花键与输出轴的外花键啮合，外花键与齿圈的内花键啮合；锁环的外花键与齿圈的内花键啮合，锁环的内圆锥面与锥环的外圆锥面配合；锥环的内花键与传动齿轮的外花键啮合，从而实现动力从传动齿轮到锥环、到锁环、到齿圈、到齿座、到输出轴的传动过程。换挡时拨叉拨动齿圈移动，带动锁环与齿座移动，锁环的内圆锥面与锥环的外圆锥面先摩擦，使同步器与传动齿轮的转速慢慢趋于同步，同步后锁环的外花键与齿圈的内花键啮合，锥环的外花键也与齿圈的内花键啮合，即完成了一个换挡的过程。2.5 inventor简介 inventor是美国autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件autodesk inventor? professional（aip），目前已推出最新版本aip2014。同时还推出了iphone版本，在app store有售。autodesk inventor professional包括autodesk inventor三维设计软件；基于autocad平台开发的二维机械制图和详图软件autocad mechanical；还加入了用于缆线和束线设计、管道设计及pcb idf文件输入的专业功能模块，并加入了由业界领先的ansys技术支持的fea功能，可以直接在autodesk inventor软件中进行应力分析。在此基础上，集成的数据管理软件autodesk vault-用于安全地管理进展中的设计数据。由于autodesk inventor professional集所有这些产品于一体，因此提供了一个无风险的二维到三维转换路径，您能以自己的进度转换到三维，保护的二维图形和知识投资，并且清楚地知道自己在使用目前市场上dwg兼容性最强的平台8。 红河学院本科毕业论文（设计）第三章 零件建模3.1建模文件的创建1. 选择命令新建建模文件的方式有3种：选择菜单【文件】/【新建】命令。选择工具栏新建工具。按住键盘ctrl键同时按下n键。使用上述方法之一打开【新建】对话框如图3-12. 选择文件类型在【新建】对话框中设置文件的类型。在【类型】选项组中选择sheet metal.ipt 图标点击创建。 图3-1新建界面完成文件创建后，即进入了inventor建模环境进入建模环境后，点击择【三维建模】，即激活了建模操控板如图3-2所示，在此环境中进行零部件的三维实体创建。图3-2建模操控板3.2二轴法兰的创建选择【新建】创建二轴法兰建模文件，点击【创建二维草图】激活二维草图绘制界面，草图绘制完成后确定，点击【旋转】创建毛坯，创建流程图如图3-3结果如图3-4所示： 图3-3二轴法兰创建流程图3-4二轴法兰创建结果3.3中间轴三挡齿轮的创建图3-5正齿轮零部件生成器由于inventor具有设计加速器功能，则直接运用设计加速器进行设计。打开inventor新建装配操作界面，设置存储路径为桌面/毕业论文/中间轴三档齿轮。点击快速访问工具栏中的【设计】按钮，单击【齿轮】选择【正齿轮】，弹出正齿轮零部件生成器如图3-5所示。输入齿数、模数、螺旋角及齿宽等参数，点击计算即可得出其他参数，点击查看即可查看齿轮的材料、受力等信息，参数表如图3-6及图3-7所示。图3-6齿轮相关参数表图3-7齿轮相关参数表点击确定得结果如图3-8：图3-8齿轮生成器创建的结果点击浏览器中需要的齿轮，另存为中间轴三档齿轮，打开中间轴三档齿轮进行编辑，创建草图拉伸、打通孔、创建凸台、创建凹槽、倒脚、完成并保存，结果如图3-9.图3-9中间轴三档齿轮创建的结果3.4中间轴的创建中间轴的创建分为两个部分，一个是轴部分，另一个是轴上齿轮部分。创建有两种方法，第一种就是利用设计加速器中轴生成器直接生成，然后经过设计加速器上的齿形设计，创建出轴上齿轮部分；第二种方法是用普通拉伸、旋转等方法创建轴部分，然后经过设计加速器创建轴上齿轮部分。齿轮部分还可以通过渐开线法进行绘制但是过程过于复杂不宜选用。第一种创建方式的过程及结果如图3-10所示。图3-10中间轴的创建过程及结果3.5其余零部件的创建其余零部件的创建，创建方法也如齿轮、轴的创建方式相似，简单的零部件只需要用到一个或几个特征，而复杂的零部件则需要运用多个特征，更复杂的零部件则需要重复运用多个特征。基本步骤都是：创建建模文件草图拉伸（旋转、孔、圆角、倒脚、扫掠、放样）完成并保存；对标准键库所有的零部件则可以直接掉用，有部分零部件也可以运用inventor的设计加速器功能，进行设计生成；完成变速箱零件库的创建。零件库如附录a1表3-1。红河学院本科毕业论文（设计）第四章 变速箱装配4.1装配文件的创建1.选择命令新建装配文件的方式有3种：选择菜单【文件】/【新建】命令。选择工具栏新建工具 。按住键盘ctrl键同时按下n键。使用上述方法之一打开【新建】对话框如图所示。2.选择文件类型在【新建】对话框中设置文件的类型。在【类型】选项组中选择【standard.iam】 点击创建。 图4-1新建文件对话框完成文件创建后，即进入了inventor装配环境如图4-2：进入装配环境后，可以选择【放置】从资源中心或指定 文件夹装入零件；也可以选择【创建】创建所要装入的零件。装入零件后使用操控板可以定义零件的放置位置，装配关系如果不便选择装配参照，还可移动零件位置以选取，操控板如图4-2：图4-2零件装配操控板4.2中间轴总成的装配创建中间轴装配文件，装入中间轴，利用零部件装配操控板对其装入的零部件进行编辑定义，中间轴的装配流程如图4-4所示：固定位置装入中间轴创建装配文件装入中间轴二档齿轮确定位置定义零件关系检测静态干涉装入第三个零件图4-4中间轴的装配流程图4.2.1装配中间轴将文件保存至“毕业设计/中间轴。选择【放置】工具，打开放置对话框，查找需要装入的零件，选择“1-3-0-1-shaft_3”，单击“预览”按钮，在对话框左边出现该零件的模型预览如图4-5所示：图4-5零部件放置对话框确认无误后，单击“打开”按钮插入第一个装配零件，在装配工具区控制板被激活。即完成第一个零件的装配。4.2.2装配中间轴二档齿轮采用齿轮与轴的配合，选取装配插入对齐干涉检测，完成齿轮定位装配，装配流程及结果如图4-6所示。图4-6中间轴二档齿轮的装配流程及结果4.2.3装配中间轴三档齿轮 三档齿轮采用齿轮与轴的配合，选择装配插入相对-静态干涉检测完成齿轮的定位装配；在装配过程中可以选择二档齿轮也可以选择轴作为基准进行装配操作，装配过程及结果如图4-7所示。图4-7中间轴三档齿轮装配过程及结果4.2.4中间轴余下零部件装配中间轴上余下的零件五档齿轮、中间轴齿轮、中间轴轴套、中间轴卡环1、中间轴卡环2、中间轴圆柱滚动轴承，装配过程与二档和三档相似，在此就不在过多介绍，装配顺序为：五档齿轮中间轴齿轮中间轴轴套中间轴圆柱滚动轴承（两端）-中间轴卡环1中间轴卡环2。装配结果如图4-8：图4-8中间轴余下零部件装配结果4.3四五档同步器装配装配流程如图4-9：固定位置装入四五档同步器齿座创建装配文件装入四五档同步器弹簧支架、钢珠、弹簧装入四五档同步器锁环（左右两个）装入四五档同步器齿圈图4-9四五档同步器装配流程图4.3.1装配四五档同步器齿座选择【放置】工具，打开放置对话框，查找需要装入的零件，选择“1-2-8-1-syn_45”，确认无误后，单击“打开”按钮插入第一个装配零件,在装配工具区控制板被激活。即完成第一个零件四五档同步器齿座的装配。4.3.2装配四五档同步器弹簧支架、钢球、弹簧把弹簧支架、钢球、弹簧装配为子装配后再与同步器齿座进行装配，装配过程：选择【放置】工具，装入弹簧支架；选择【放置】调入钢球，点击【装配】选择【相切-内切】选择相切面点击确定；选择【放置】调入弹簧，点击【装配】选择【配合-表面平齐】选择相关面点击确定结果如图4-10。 图4-10四五档同步器弹簧支架、钢球、弹簧装配结果弹簧支架、钢球、弹簧与四五档同步器齿座的装配：选择【放置】工具，装入子装配，点击【装配】选择【配合配合】选择配合面点击确定；选择【阵列环型】选择子装配设置角度与个数点击确定，结果如图4-11： 图4-11弹簧支架、钢球、弹簧的装配结果4.3.3装配四五档同步器锁环（左右）选择【放置】工具，调入锁环（左右），点击【装配】选择【插入相对】选择配合面点击确定；由于锁环上有定位台所以还必须定义定位台与齿座之间的关系，点击【约束】选择【配合】选择相关面点击确定，结果如图4-12：图4-12锁环的装配过程及结果4.3.4装配四五档同步器齿圈选择【放置】工具，调入齿圈，点击【装配】选择【相切外切】选择相切面点击确定；点击【装配】选择【约束配合】选择配合面点击确定；装配过程如图4-13所示：图4-13齿圈的装配过程及结果4.4变速器总装配由于变速箱结构复杂，装配过程中不利于视图的观察，所以才用模块装配法，分别对各个模块进行装配形成子装配，最后将子装配组合装配为最终装配。具体分为：一轴总成、二轴总成、中间轴总成、倒档轴总成、换挡机构总装。装配过程以箱体为基体，依次装入倒档轴总成 中间轴总成 二轴总成 一轴总成 换档机构总成 其它零部件。4.4.1装配箱体选择【放置】工具，打开放置对话框，查找需要装入的零件，选择“1-0-0-1-gearcase_down”，确认无误后，单击“打开”按钮插入第一个装配零件,在装配工具区控制板被激活。即完成第一个零件箱体的装配。4.4.2装配倒档总成选择【放置】工具，打开放置对话框，查找“1-4-0-0-asm_r.asm”，确认无误单击“打开”按钮，调入倒档总成，点击【装配】选择【插入相对】选择相切面点击确定；点击【装配】选择【约束配合】选择配合面点击确定；装配结果如图4-14所示：图4-14倒档总成的装配结果4.4.3装配中间轴总成选择【放置】工具，打开放置对话框，查找“1-3-0-0-asm_3.asm”，确认无误单击“打开”按钮，调入倒档总成，点击【装配】选择【插入相对】选择相对面点击确定；点击【装配】选择【约束配合】选择配合面点击确定；点击【装配】选择【相切】选择相切面点击确定；完成装配装配结果如图4-15所示：图4-15中间轴的装配结果4.4.4装配二轴总成选择【放置】工具，打开放置对话框，查找“1-2-0-0-asm_2.asm”，确认无误单击“打开”按钮，调入二轴总成，点击【装配】选择【插入相对】选择二轴上轴承与箱体相对面点击确定；点击【装配】选择【约束配合】选择轴承上与箱体直接配合面点击确定；点击【装配】选择【相切】选择各对齿轮间相切面点击确定完成齿轮啮合；完成装配，装配结果如图4-16所示：图4-16中间轴装配结果4.4.5装配一轴总成选择【放置】工具，打开放置对话框，查找“1-1-0-0-asm_1.asm”，确认无误单击“打开”按钮，调入一轴总成，点击【装配】选择【插入相对】选择一轴轴承与箱体相对面点击确定；点击【装配】选择【约束配合】选择一轴和二轴之间的配合面点击确定；点击【装配】选择【相切】选择一轴齿轮与中间轴配合齿轮配合面点击确定完成齿轮啮合；完成装配装配结果如图4-17所示：图4-17一轴装配结果4.4.6装配换档机构总成选择【放置】工具，打开放置对话框，查找“2-0-0-0-asm_shift.asm”，确认无误单击“打开”按钮，调入换档机构总成，点击【装配】选择【配合】选择防尘罩下端面与箱体上端面配合点击确定；点击【装配】选择【约束相切】选择拨叉与相对同步器齿圈一轴和二轴之间的配合面点击确定；点击【装配】选择【相切】选择一轴齿轮与中间轴配合齿轮配合面点击确定完成齿轮啮合；完成装配装配结果如图4-18所示：图4-18换档机构的装配结果4.4.7装配其于零部件其它零部件的装配方式与子装配的过程相似，都是运用【装配】选项中的装配类型，如【自动】、【配合表面齐平】、【插入相对】等装配类型。装配的零部件有：一轴法兰、中间轴法兰、下箱体观察孔盖（1、2）、中间轴右法兰、动力输出法兰、二轴油封挡圈、二轴附加齿轮、二轴法兰等。装配结果如图4-19：图4-19其余零部件的装配结果装配爆炸图如图4-20所示。图4-20装配爆炸图红河学院本科毕业论文（设计）第五章 装配仿真及动画的制作5.1装配动画制作inventor为能提供的动画制作模块主要有驱动约束、装配分解、inventor studio、运动仿真。装配动画制作主要以inventor studio为主，inventor studio提供的动画功能主要有：零部件动画、淡显动画、约束动画、参数动画、位置表达动画、相机动画、光源动画和视频制作器。装配动画就是通过各种动画功能使零部件在预定的时间经过预定的动作，把所有零部件的动作连续起来形成多媒体文件的一种方式。制作流程如图5-1所示： 图5-1装配动画的制作流程图5.1.1零部件装配动画制作箱体点击【环境】选择【inventor studio】进入inventor studio操作环境，点击【淡入】据提示选择箱体，弹出淡显动画制作界面，设置参数开始为100%、结束为20%；时间设置开始为0、结束为1s；加速度选项选择使用默认设置；单击确定即完成箱体的淡显动画制作。制作过程及效果如图5-2所示：图5-2箱体的淡显动画制作过程及结果5.1.2零部件装配动画制作倒档轴总成 点击【环境】选择【inventor studio】进入inventor studio操作环境，点击【零部件】弹出零部件操作界面，选择倒档齿轮，设置位置参数x=0/y=200/ z=0；时间设置开始为1s、结束为2s；路径选择默认设置；加速度选项选择使用默认设置；单击确定即完成倒档齿轮动画制作。点击【零部件】弹出零部件操作界面，选择倒档轴，设置位置参数x=200/y=0/ z=0；时间设置开始为2s、结束为3s；路径选择默认设置；加速度选项选择使用默认设置；单击确定即完成倒档轴动画制作。点击【零部件】弹出零部件操作界面，选择倒档轴卡环（左右），设置位置参数分别为x=200/y=0/ z=0、 x=-200/y=0/ z=0；时间设置开始为3s、结束为4s；路径选择默认设置；加速度选项选择使用默认设置；单击确定即完成倒档轴动画制作。制作过程及效果如图5-3所示：图5-3倒档轴部分动画制作过程及结果5.1.3余下零部件装配动画制作由于汽车变速箱零件多、结构复杂，并且许多零部件装配动画制作方法相同，装配动画制作过程不便一一进行详述；都为选择所需动画功能进行制作，有的零部件需要运用零部件动画功能，有的零部件需要运用约束动画功能，而有的则需要多个动画功能组合运用。整体装配动画制作完毕以后，点击渲染动画，弹出渲染动画对话框如图5-4，点击【常规】宽度选择640、高度选择480，其它可以选择默认。点击【输出】选择存放位置为桌面/毕业论文/装配动画，时间根据视频长度进行设置，反走样选择低反走样，帧频选择15帧。点击【样式】点选真实反射。确认无误点击渲染即可输出装配动画。装配动画见附录b1（光盘）。图5-4渲染动画的【常规】【输出】【样式】对话框5.2运动仿真5.2.1 传动比的计算运动仿真是指运用计算机数字化管理系统，通过对机械系统进行运动模拟，以验证设计方案是否正确合理的一种方式。主要验证运和力学性能参数是否满足设计要求、运动机构是否发生干涉等问题，从而发现设计中可能存在的问题，进而改进并完善设计，以提高产品的质量。因为要模拟变速箱的运动过程，所以必须要计算出各档位之间的传动比，以正确的传动比来进行运动模拟，才能正确的进行模拟运动，本论文研究的是五速手动变速箱，加上倒档共有六个档位，各档位间的传动比如表5-1所示。表5-1各档位间传动比档位传动齿轮及齿数传动比一档输入轴齿轮：20 中间轴一档齿轮：18中间轴齿轮：35 输出轴一档齿轮：595.736二档输入轴齿轮：20 中间轴二档齿轮：21中间轴齿轮：35 输出轴二档齿轮：373.083三档输入轴齿轮：20 中间轴三档齿轮：29中间轴齿轮：35 输出轴三档齿轮：291.75四档输入轴与输出轴通过同步器直接连接1五档输入轴齿轮：20 中间轴五档齿轮：37中间轴齿轮：35 输出轴五档齿轮：160.75倒档输入轴齿轮：20 倒档轴齿轮：35中间轴齿轮：35 输出轴倒档齿轮：53中间轴倒档齿轮：18-5.1535.2.2运动仿真制作在inventor环境中有运动仿真这个环境如图，在运动仿真模块中为我们提供了丰富的功能，最为常用的为插入运动类型、仿真设置、仿真播放器、输出图示器等。运动仿真类型主要有：铰链运动、平移、柱面运动、球面运动、平面运动、球面圆槽运动、线面运动、点面运动、空间自由运动、焊接链接、齿轮齿条运动、外齿轮啮合运动、内齿轮啮合运动、凸轮滚子运动、带传动、圆锥体平面外链接、锥齿轮外啮合运动、锥齿轮内啮合运动、螺旋运动、涡轮蜗杆啮合运动、平面圆柱运动、圆柱圆柱外滚动、圆柱圆柱内滚动、凸轮滚子运动、圆槽滚子运动。图5-1运动仿真环境在本文研究的汽车变速箱中，可以运用仿真设置中【自动将约束转换为标准联接】这个功能设置运动类型，也可以选择插入运动类型添加运动类型，主要运动的运动类型为：轴与轴承之间选择铰链运动；中间轴上齿轮与中间轴之间设置为焊接运动；一档到五档至倒档各齿轮组选择齿轮外啮合运动；齿轮与滚针轴承定义为铰链运动。仿真过程中中间轴一直转动，中间轴上的齿轮由于与轴直接为焊接运动，所以也中间轴上的齿轮也一直转动着并且转动角速度相同；输出轴上的齿轮与中间轴上相对应的齿轮线速度相同，输出轴的转动角速度和与同步器相连的齿轮角速度相同。运动仿真过程及结果见附录b2（光盘）。第六章 总结数字化装配是在计算机系统中建立具有物理性能的数字化模型，并对这些模型进行虚拟装配，此装配过程实际上是实际装配过程在计算机上的映射，能在计算机上反映出实际要求的装配信息，以便将此过程移植到实际装配中，以提高实际装配能力，满足计算机集成制造和并行工程对装配技术的要求。本文基于数字化装配技术的理念，运用inventor的虚拟装配技术创建了桑塔纳2000型5mt变速箱零件数据库，并完成了桑塔纳2000型5mt变速箱的数字化装配、静态干涉检测、可拆卸性检查，实现了对变速箱的数字化管理，完成了装配动画制作及运动仿真制作。在这个桑塔纳2000型5mt变速箱数据库创建过程中共创建了99个零件，在这99个零件的创建过程中几乎运用了inventor中所有的建模特征，从简单的拉伸、旋转、倒角、孔等特征到复杂的拔模、扫掠等特征，有的甚至重复运用了多种特征，当然有的零件是从标准键库直接调用。但是在装配中运用205次零件的过程，是一个非常复杂的过程，定义错一个地方其它装配方式有可能会受到影响，从而影响整个装配过程。有的零件在建模的过程中产生了错误，或者说图纸中的参数是错误的，建出的模型就无法装配，不过inventor有个很大的优点：装配时发现零件是错误的只要调出此零件进行修改保存装配的零件也会随之改变，实现的数字化的管理。虽然inventor有一定的优点但是也有自己的缺点，就是在对电脑硬件性能的要求非常高，特别是变速箱这样一个庞大的零件库，在制作装配动画的过程中经常会出现死机的现象，所以在制做装配动画时分段来做，最后运用视频编辑器premiere将各段装配动画连接起来，做成一个完整的装配动画。参考文献1 陈益涵.机械系统数字化装配仿真研究d.武汉理工大学硕士论文，2008，1（04）.2 王永山.含约束机械系统空间布局及工业美学研究d.同济大学博士论文，2007，1（05）.3 王峰军.电缆虚拟布线与安装仿真技术研究d.中国工程物理研究院硕士论文，2006，20（04）.4 季忠齐.产品数字化预装配关键技术研究和实现d.浙江大学硕士论文，2003，1（03）.5 赵常云.基于solidworks的产品三维参数化设计与虚拟装配研究d.东北大学硕士论文，2008，24（02）.6 张隽;翟正军.虚拟装配技术的研究与应用现状j.航空制造技术，2009，1（01）.7 红元帅.揭开换挡杆下的玄机手动变速箱详解db., 2012,27(09).8 欧特克软件（中国）有限公司.autodesk inventor 2010官方标准教程m.高等教育出版社，2010，1（12）.9 李亚强.行星减速器虚拟装配与动力学特性研究d .武汉理工大学硕士论文，2009，1（04）.10 贺晓梅.再热主气阀三维可视化装配工艺仿真研究d .东北大学硕士论文，2008，1（06）.11 李湛.产品装配规划算法的研究与现实d .北方工业大学硕士论文